在∆ABC∆ABC 中,边,aa,bb,cc分别是角AA,BB,CC的对边,且满足等式bcos⁡C=(2a+c)xos(π−B)b\cos C=(2a+c)xos(π-B) . (1)求角BB的大小;(2);(2)若b=13b= \sqrt{13} ,且S∆ABC=334{S}_{∆ABC}= \dfrac{3 \sqrt{3}}{4} ,求a+ca+c.

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完整解法

(1)

1. 应用诱导公式和正弦定理进行边角转化

由等式 bcos⁡C=(2a+c)cos⁡(π−B)b\cos C = (2a+c)\cos(\pi-B),利用诱导公式 cos⁡(π−B)=−cos⁡B\cos(\pi-B) = -\cos B,可将原式化为:
bcos⁡C=−(2a+c)cos⁡Bb\cos C = -(2a+c)\cos B
根据正弦定理,将边转化为角的正弦:
sin⁡Bcos⁡C=−(2sin⁡A+sin⁡C)cos⁡B\sin B \cos C = -(2\sin A + \sin C)\cos B

2. 利用两角和的正弦公式及三角形内角和定理简化等式

展开并整理上式得:
sin⁡Bcos⁡C+sin⁡Ccos⁡B=−2sin⁡Acos⁡B\sin B \cos C + \sin C \cos B = -2\sin A \cos B
利用两角和的正弦公式,左边可化为 sin⁡(B+C)\sin(B+C):
sin⁡(B+C)=−2sin⁡Acos⁡B\sin(B+C) = -2\sin A \cos B
在 ΔABC\Delta ABC 中,因为 A+B+C=πA+B+C = \pi,所以 sin⁡(B+C)=sin⁡A\sin(B+C) = \sin A.
代入得:
sin⁡A=−2sin⁡Acos⁡B\sin A = -2\sin A \cos B

3. 求出角 $B$ 的大小

因为 AA 为三角形的内角,所以 sin⁡A≠0\sin A \neq 0.
两边同时除以 sin⁡A\sin A,得:
cos⁡B=−12\cos B = -\frac{1}{2}
又因为 0<B<π0 < B < \pi,所以:
B=2π3B = \frac{2\pi}{3}

答案

B=2π3B = \frac{2\pi}{3}

(2)

1. 利用三角形面积公式求出 $ac$ 的值

由题意,三角形的面积 SΔABC=334S_{\Delta ABC} = \frac{3\sqrt{3}}{4}.
根据面积公式 SΔABC=12acsin⁡BS_{\Delta ABC} = \frac{1}{2}ac\sin B,代入第一问求出的 B=2π3B = \frac{2\pi}{3} 得:
12acsin⁡2π3=334\frac{1}{2}ac\sin\frac{2\pi}{3} = \frac{3\sqrt{3}}{4}
34ac=334\frac{\sqrt{3}}{4}ac = \frac{3\sqrt{3}}{4}
解得 ac=3ac = 3.

2. 利用余弦定理及完全平方公式求 $a+c$

由余弦定理得:
b2=a2+c2−2accos⁡Bb^2 = a^2 + c^2 - 2ac\cos B
代入 b=13b = \sqrt{13}, ac=3ac = 3 和 cos⁡B=−12\cos B = -\frac{1}{2}:
13=a2+c2−2×3×(−12)13 = a^2 + c^2 - 2 \times 3 \times \left(-\frac{1}{2}\right)
13=a2+c2+313 = a^2 + c^2 + 3
利用完全平方公式进行变形:
13=(a+c)2−2ac+313 = (a+c)^2 - 2ac + 3
13=(a+c)2−6+313 = (a+c)^2 - 6 + 3
(a+c)2=16(a+c)^2 = 16
因为 a>0,c>0a > 0, c > 0,所以 a+c>0a+c > 0.
从而解得 a+c=4a+c = 4.

答案

a+c=4a+c = 4

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